染料敏化太陽能電池光陽極及其優(yōu)化研究.pdf

1、由于硅太陽能電池的高成本、操作復雜,因此必須研制一種可替代它的新型太陽能電池。染料敏化太陽能電池(DSSCs)以其低成本、無毒、操作簡單以及高光電轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)點得到迅速發(fā)展,有望代替硅太陽能電池而成為未來太陽能產(chǎn)業(yè)中的主導。本論文著重研究了DSSCs的制備工藝和基于SiO2/TiO2復合薄膜的染料敏化太陽能電池的光電性能,并對該復合薄膜進行了TiCl4表面處理和優(yōu)化:
　　(1)基于商業(yè)P25的染料敏化電池制備工藝的優(yōu)化
　

2、　通過傳統(tǒng)工藝制備了基于商業(yè)P25粉末的納米TiO2漿料,并將其絲網(wǎng)印刷至FTO導電玻璃上。經(jīng)過高溫焙燒、染料敏化后,得到多孔納米晶TiO2薄膜。通過XRD、SEM、紫外-可見吸收光譜以及電池的J-V曲線測試分析,研究了薄膜厚度、焙燒溫度、焙燒曲線和敏化時間對光陽極薄膜結(jié)構(gòu)、形貌和電池光電特性的影響。
　　(2)基于SiO2/TiO2復合薄膜的染料敏化太陽能電池的研究
　　通過將納米SiO2分散到P25中,制備出七種摻雜比的

3、SiO2/TiO2復合漿料,并采用絲網(wǎng)印刷法印刷在FTO導電玻璃上制備光陽極,再組裝成染料敏化太陽能電池。通過XRD、Roman、SEM、TEM、FT-IR、孔隙分布和紫外-可見吸收光譜測試分析,研究納米SiO2的摻入及摻雜量對光陽極薄膜結(jié)構(gòu)、形貌和DSSCs光電性能的影響。結(jié)果表明:SiO2/TiO2復合薄膜中顆粒分布均勻,且復合薄膜與FTO導電玻璃的粘合性增強;當SiO2與P25的質(zhì)量摻雜比為7.5％時,DSSCs的轉(zhuǎn)換效率最高(η

4、=8.4%),電池的Jsc為18.72mA/cm2,Voc為0.78V,FF為57.39%,比純納米晶TiO2電池的效率提高了45%。
　　(3)TiCl4溶液處理SiO2/TiO2復合薄膜的研究
　　先配置七種不同濃度的TiCl4溶液,然后再用這六種TiCl4溶液對SiO2/TiO2復合光陽極進行TiCl4后處理。通過SEM、氮氣吸附-脫附曲線、紫外-可見吸收光譜和電池的IPCE、J-V曲線測試,研究TiCl4水溶液的濃度